Load balancing nabíječek: řízení výkonu

Problém: součet výkonu nabíječek

Bez řízení výkonu je nutné každou nabíječku napájet tak, jako by všechny běžely současně na plný výkon. U několika bodů se rychle ukáže, že rezerva v přípojce a rozvaděči nestačí a jedinou cestou je navýšení příkonu přípojky — s poplatkem za připojení, novou smlouvou a často mnohaměsíčním čekáním na provozovatele distribuční soustavy.

V praxi přitom nabíječky téměř nikdy neběží současně na plný výkon. Auta přijíždějí v různou dobu, mají různý stav baterie a mnohá se nabíjejí pomaleji, než nabíječka dovoluje. Rezervovat výkon „pro jistotu“ znamená platit za přípojku, která je většinu času nevyužitá.

V čem load balancing spočívá

Systém dostane limit výkonu pro skupinu nabíječek a v reálném čase ho rozděluje mezi aktivní relace. Když se nabíjí jedno auto, dostane plný výkon nabíječky. Když se připojí další, výkon se mezi ně rozloží a součet nikdy nepřekročí limit. Jakmile některé auto dokončí nabíjení, uvolněný výkon hned přejde na ostatní.

• Statické rozdělení výkonu — skupina nabíječek má pevný limit, např. 44 kW, stanovený v projektu. Jednoduché a bezpečné, ale nevyužívá výkon, který budova v danou chvíli nepotřebuje.
• Dynamické rozdělení výkonu (DLB) — systém průběžně měří spotřebu celé budovy (výtahy, osvětlení, klimatizace, jednotky) a nabíječkám přidělí, co zbývá do limitu přípojky. V noci, kdy budova spotřebovává málo, dostanou auta víc; ve špičce méně.

Příklad: 8 nabíječek na 44 kW

Garáž má 8 AC nabíječek 11 kW a projekt pro ně počítá celkem se 44 kW. Bez řízení výkonu by bylo potřeba 88 kW. S load balancingem:

• 1–4 auta — každé se nabíjí plným výkonem 11 kW.
• 6 aut — každé dostane cca 7,3 kW.
• 8 aut — každé dostane 5,5 kW. Za 10 hodin nočního stání je to 55 kWh, tedy energie na několik set kilometrů — víc, než většina řidičů spotřebuje za několik dní.

Ilustrativní výpočet: skutečný limit výkonu vychází z analýzy přípojky a instalace budovy a výkon nabíjení závisí i na možnostech samotného auta.

Zpomalí se nabíjení?

Při nočním stání v bytovém domě nebo celodenním u kanceláře je dělení výkonu obvykle nepostřehnutelné — auto se stejně stihne nabít. Řidič, který se večer vrátí s téměř vybitou baterií, má ráno baterii plnou nebo téměř plnou, bez ohledu na to, kolik aut se nabíjelo vedle.

Význam to má naopak při krátkém stání, např. na parkovišti u obchodů. Tehdy je dobré naplánovat vyšší limit výkonu nebo nastavit priority tak, aby auta s krátkým stáním dostala víc.

Priority, harmonogramy a fáze

• Priority — např. auta vozového parku, která ráno vyrážejí na cestu, mohou dostávat výkon přednostně před soukromými auty zaměstnanců.
• Harmonogramy — nabíjení v hodinách, kdy budova spotřebovává málo energie nebo platí levnější noční tarif.
• Limity pro skupiny — samostatné limity pro zóny garáže, budovy na sídlišti nebo nabíječky napájené z různých rozvaděčů.
• Vyvažování fází — auta nabíjející se jednofázově zatěžují jen jednu fázi; jejich rozložení na různé fáze umožňuje lépe využít přípojku.

Co je potřeba

• Nabíječky podporující řízení výkonu — ideálně přes otevřený protokol OCPP, který systému umožňuje vzdáleně nastavovat výkon každé relace bez ohledu na výrobce.
• U dynamického rozdělení — měření spotřeby budovy, např. elektroměr nebo transformátory proudu na napájení, z nichž systém odečítá aktuální zatížení.
• Stálé připojení nabíječek k systému — i v podzemní garáži, např. přes SIM kartu M2M.
• Bezpečné nouzové nastavení — při ztrátě spojení by nabíječky měly přejít na nízký, bezpečný výchozí výkon, místo aby běžely bez limitu.
• Projekt instalace — load balancing nenahrazuje správně dimenzované vodiče a jištění. Limit výkonu stanoví projektant na základě posouzení instalace.

Co investor získá

• Více bodů na stávající přípojce — bez nákladného a zdlouhavého navyšování příkonu.
• Ochranu instalace před přetížením a vypnutím jističů ve špičce spotřeby budovy.
• Postupné rozšiřování — další nabíječky se přidávají do stejné skupiny bez přestavby napájení.
• Lepší využití vlastní energie — dynamické rozdělení může zohlednit výrobu z fotovoltaiky (FVE) na střeše.